配料是陶瓷生产过程中的重要步骤，配料的准确性和稳定性直接影响产品质量和生产效率。单线单机陶瓷配料控制系统的效率和精度受人为因素影响较大，不利于产品质量和经济效益的进一步提高。本文设计了一种分布式控制系统，该系统以工业控制计算机为核心，以MCS51单片机为控制器控制现场设备，采用485标准总线实现工业计算机与多个现场级单片机控制器之间的通信。监控程序采用模块化设计，控制管理界面丰富友好，易于操作。整个系统不仅结构简单合理，而且具有较强的控制和管理功能。
1.系统的硬件结构和设计
整个系统由586工控计算机、12块MCS51单片机控制板、检测及电压-频率转换电路、同步信号电路和晶闸管控制电路组成。
陶瓷配料过程中，陶瓷粉末通过进料斗均匀分布在传送带上，传送带上的物料重量由载荷传感器测量，传送带的速度由测速发电机检测。这两个检测信号经过放大后，输入到以LM331为核心的电压频率转换电路，成为数字脉冲信号，增强其抗干扰能力。然后将这些脉冲信号输入单片机的计数器进行计数。
本系统采用89C52单片机，内部有三个定时器/计数器[1，2]，因为控制系统中的单片机需要负责重量脉冲信号计数、速度脉冲信号计数、计数采样时长的定时控制和晶闸管触发脉冲的移相角时间控制。如果每个计时器/计数器独立使用，则需要四个计时器/计数器。为了充分利用单片机的硬件资源，并考虑到传送带的速度和粉料的重量不是瞬时剧烈的物理量，单片机采用内部计数器T1分时计数这两个物理量，即利用单片机的P1.6和P1.5端口发出门控信号。当P1.6=1，P1.5=0时，单片机对速度脉冲信号进行计数，P1.6=0，P1.5=1。
单片机经过计数和转换计算，得到皮带上的载荷信号、皮带的速度信号和实际的进给速度，并与工业控制计算机上输入的给定的进给速度进行比较。实际进给速率通过通讯发送到工控机，通过PID运算得到相应的调节量，然后将调节量转换成相应的晶闸管触发移相角参数，通讯作为定时器移相触发角的时间常数发回单片机。同步信号电路主要由LM339和变压器组成。同步信号连接到单片机的外部中断接口INT0。通过中断子程序，采用定时器T2根据移相触发角的时间常数实时产生可控硅触发脉冲，从而调节双向晶闸管电路的输出电压，控制转差电机离合器的励磁线圈电流，实现传送带的速度控制和陶瓷原料成分的流量控制。为了提高整个系统的可靠性，方便各种生产线的调试，每个单片机都配有一个6位LED数字显示器和小键盘，用于调试或输入给定值，显示工作状态，实现工控机故障时的单机运行。
2.系统功能和软件设计
陶瓷配料计算机控制系统的主要功能如下:(1)利用单片机监控12条生产线中陶瓷粉料的重量、传送带的速度信号以及每条生产线中陶瓷粉料的实际输送流量；(2)工控机根据实际流量与给定值的偏差，通过PID调节晶闸管的移相触发角，实现皮带的速度控制；(3)设定每条生产线的给定流量值、线号、秤号和粉料类型、转动秤设置、流量报警错误设置、操作人员和操作密码设置；(4)各种运行数据的实时显示、报警和故障诊断提示功能；(5)各种运营数据的记录、归档和打印功能。
系统软件由单片机实时控制软件和工控机监控模块软件组成。单片机软件由主程序模块、重量和速度测量模块、单片机运行子程序、可控硅移相触发脉冲产生模块等组成。单片机有联机运行模式和单机运行模式两种运行状态，由单片机键盘输入设置。在线运行模式下，单片机每2秒采集一次速度和重量信号，计算流量信号，与工控机通讯，产生晶闸管移相触发脉冲。
根据系统的要求，用VisualBasic语言编写了工业计算机监控软件，该软件由主程序模块、通信子程序模块、PID模块、数据给与记录模块和打印模块组成。
工控计算机的主控界面包括日常监控、转秤、启动转秤、报警文件、数据维护、打印报告、系统描述等子菜单。在日常监控子菜单中，显示每条生产线的给定流量、实际流量、流量误差和设定报警误差。当系统开始运行时，需要通过启动选择菜单选择生产线的线号、电子秤的秤号和要混合的陶瓷粉的粉号。如果其他生产线在运行过程中需要加入操作，进入旋转秤子菜单，设置线号、秤号和粉号。因为系统管理的可以混合的生产线、电子秤、陶瓷粉品种多，响应数据也多。因此，菜单中专门设置了一个数据维护子菜单，主要负责维护电子秤、生产线、陶瓷粉的名称、生产线管理员的姓名和密码、报警错误设置、停机报警和停机时间、报警记录维护、调试记录维护等。
3总结
本文介绍的陶瓷配料分布式计算机控制系统具有功能齐全、操作方便、界面丰富友好、扩展性强的特点，能够满足一般陶瓷配料生产线的控制要求。

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